试论高强螺栓在钢结构中的有效应用论文_蔡成,朱奎

试论高强螺栓在钢结构中的有效应用论文_蔡成,朱奎

上海振华重工(集团)股份有限公司长兴分公司 上海 201913

摘要:因为钢构造的兴起与进步,钢构造已经变为比较多见的构造方式,作为钢结构中最重要的联接件——高强螺栓,其施工安装技术发挥着相当关键的作用,在详细工程中深层面探究高强螺栓的施工与质量控制办法很有作用。

关键词:高强螺栓;钢结构;应用

引言:钢构造是现代项目中不可缺少的分支,工程的多元化标准需要在钢构造相连上有牢固稳定的技术,其中一般螺栓与高强螺栓都是钢构造施工中最常用的联接方法,由于其拥有效率高、性能优、安全稳定等一些好处,被最大范围的运用于项目中,获得了不错的效果。随着社会对工程技术标准的逐步提升与技术的日益创新,钢构造中的螺栓施工技术也更加成熟,而螺栓施工技术也将成为企业所关注的重点,落实该方面的技术研究,能够给企业带来更多的效益汇报,在树立企业市场形象上也有一定的帮助,整握尖端的螺栓施工技术,对于企业而言也增添了市场竞争的底牌。

1高强度螺栓及其连接特点

高强度螺栓采用20MnTiB、15MnVB、40B等低合金高强度钢制造,抗拉强度均在1000N/mm2以上,其特点是:最大化的借助材料的强度,在拧紧螺栓时施加预拉力(或称预紧力),进而提升钢构造相连节点处的受力状况与承载力。其运算公式如下:

Nv=nf・u・Σp

式中:Nv为抗滑移力,KN;nf为摩擦面数;Σp为抗滑移系数;up为相连板间的正压力。

在经济性层面,部件尺寸和构造重量会被变小,对应的对下述材料的使用量进行减少会使运输以及安装变得相当便捷,例如:焊接工作量、焊接材料用量以及各类土层的用量。这些材料用量的减少会使钢构造的生产制作以及运送成本大幅下降。另外,在利用层面,如果将构件的大小变小,这样就可留出较大的使用空间。尤其是所需钢板的厚度变薄,那么焊缝的厚度也不太厚,这就要求有较高的焊缝质量,同时也会大幅延长结构疲劳使用期限。通过上述的办法可获得丰厚的经济利润。

将高强度钢材运用于钢构造中,它既吻合我国的环境保护基本国策,也吻合我国的可长远进步的战略。如果利用超强度的钢材结构,就大幅的减少钢材的使用量,所以就会消耗较少的铁矿石资源。另外,焊接的材料以及各类涂层,比如:防锈、防火都会对应的减少,而其他的不可重复资源的损耗也减少。这样,在开采资源时对环境形成的破坏不会太大,进而改良了我国的高资源损耗、高污染的工业发展形式。使用越高强度钢材会促进我国工业的可长远稳定发展,对创造“效益优先型”、“资源节约型”以及“环境友好型”社会以及国民经济体系均有帮助。

2高强度螺栓的预拉贞子,中敢则民好力

高强螺栓在拧牢进程中会产生一定的预拉力,螺栓是否拧牢与预拉力大小和相连点的稳固密切相联,所以,高强度螺栓安装质量的好坏取决于螺栓的拧牢程度。

3构件摩擦面的抗滑移系数

有大量的要素会制约到防滑移系数,比如摩擦面上有灰尘、油污、浮锈、毛刺、焊接飞溅等,都会最大化的减小防滑移系数,通常以为摩擦面有锈可增强其抗滑移系数,但是在安装之前一定要把表面的浮锈清除掉。总之,摩擦面要通过处置后妥善保护,安装前仔细清扫、除锈,并按要求复查其防滑移系数,确保安装的钢构造相连点的防滑移系数高出出厂时的标准并吻合设计标准。

4高强度螺栓产品质量控制

同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺栓长≤100mm时,长度差距≤15mm;同一性能级别、材料、炉号、尺寸、机械制作、热处置工艺、表层处置工艺的垫圈为同批。同批高强度螺栓连接副最多数目为3000套。产品质量检验应及时、按“批”进行,检验的内容应包括:

包装检查。包装箱无损坏处,箱上要标清批号、规格、数目及生产期限。

开箱查验。所开箱的数量不得低于总箱数的百分之五,最低开箱数为3箱。螺栓、螺母与垫圈要归类实施包装,螺栓、螺母和垫圈外表标志吻合标准;箱里防潮材质佳,在螺栓、螺母和垫圈的表层涂油,防锈和防脏;螺纹完好。实际检查中,很多施工方为节省时间,都有意减少开箱数,这无疑是为质量留下隐患,应当杜绝该种现象。

5扭剪型高强螺栓

扭剪型高强螺栓是以大六角一般螺栓为基础而制造出来的。它的力学功能与拧牢后的相连性能与一般高强螺栓完全相同,差别在于外观与施工方式不一样。

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5.1扭剪型高强螺栓的优点

操作便捷,极易保障质量。扭剪型高强螺栓在出厂之前就设定好拧紧扭矩与拧紧轴力,其拧紧的质量不会受到工具与人为要素的干扰,只要遵循作业流程即可,况且不会出现超拧或拧固不够的情况。

直接检验,不要出现漏拧。如果扭剪型高强螺栓的尾部梅花头断裂后,显现出已经牢靠,可直接检验;另外利用抽样法来检验一般高强螺栓的拧牢状况,这样既搭工又耗时。

在拧扭剪型高强螺栓时,梅花头因反作用力会在螺栓中形成较小的扭转剪作用力,而轴向力几乎由螺栓承担,工作时所构成的应力状况很简单。

一般情况下,只需要一人就能把扭剪型高强螺栓拧紧,如果使用TC电动扳手就更省力;而需要至少二人来拧牢普通性的高强螺栓,并且投入的劳力较大。拥有受力性能优、防疲劳、可拆换、作业便捷及安全稳定等优势。可是值得重视的是,在一些特定的状况下,当连接板或部件的板材的厚度不厚时,承压型相连的抗剪承重力会小于摩擦型相连的抗剪承重力,这是单一从螺栓使用量上来说,使用摩擦型相连比较实惠。故此,在钢结构连接的过程中,对于不同螺栓类型的选择,要根据具体的情况来决定,并没有一种特定的标准去衡量选择方法,而是根据具体需要去做出判断,在施工期间灵活运用才是正确做法,而摩擦型相连参考实际受力法,这样急剧缩减螺栓的使用量,节点的外观看起来也比较单一。

6高强度螺栓的施工质量控制措施

(1)高强度螺栓首先是调整构造架设,矫正操作是为了防止螺母在拧牢过程中发生位移或是变形等,这些情况在以往的施工过程中时有发生,安装高强螺栓必须确保完全贴紧板束结合摩擦面后才能开展。

(2)保障板束联合优良与紧贴摩擦面才能控制好施工质量。通过运算后可得出每一个节点需要穿进暂时螺栓的数目,一般情况下,至少为高强螺栓总数目的1/3,最少也得穿入2 个暂时性螺栓。使用冲打法穿入的螺栓数要低于暂时螺栓总数的3%,千万记住不得把高强螺栓作为暂时性螺栓,不然会把螺纹损坏,还会因扭矩变动埋伏下隐患。

(3)在安装高强螺栓时,要保持穿入的方向相同。

(4)把高强螺栓拧牢的进程可划分为首次拧牢、最后拧牢两个时期。碰到巨大的节点时,则要划分为首次拧牢、反复拧牢、最后拧牢三个时期。

(5)用扭矩扳手来拧牢高强螺栓,拧牢高强螺栓的次序时从接缝中往两侧逐个拧牢。为预防出现漏拧,就要用颜色漆把拧牢的高强螺栓标记好。

(6)摩擦面喷砂。等到喷砂之后,让其自然生浮锈,当安装时再加以清除。自然浮锈对于螺栓的性能影响忽略不计,并且浮锈对于螺栓有一定的保护作用,故此利用喷砂手段对摩擦面进行处理是较为常用的一种措施。

7法兰结合面处理及保护

连接高强螺栓的关键程序就是处置法兰联合面,最多见的办法是在法兰联合面处喷砂,让其到达Sa2.5级,涂厚浆型无机硅酸锌底漆0.03mm,达到Q345-B法兰板的防滑移系数为0.40。当设计图中显明防滑移系数较大时,可在喷砂后不涂漆或喷砂后生赤锈的处置办法,让其防滑移系数达到0.55。摩擦面经过处理不加以防护,容易受到污染,实际操作中较多工人都没有意识到该点问题,导致螺栓受到侵蚀。不得涂任何标记于高强螺栓相连的摩擦面上,因为其借助法兰联合面来传送力量,要确保螺栓直径2倍的区域里的法兰联合面紧密无间隙。在法兰接合面边缘部位,间隙≤0.5mm。该技术要求在制造进程中要着重控制。

总结:总而言之,经济性现实项目设计中最常用的摩擦型相连并强化设计法虽然安全,但是却相对保守,形成螺栓用量较多。这样就增加成本投入,经过设计优化后,有相当一部分的螺母是可以省略的,在保证安全性不变的情况下,节约了成本,并且通过合理的安装以及螺母选择,能够显著提升性能。个别按构造剖析可使用小断面规格的部件,由于螺栓排序问题而只能加大尺寸,相反又深入增加其稳定承重力。在设计高强螺栓相连时要运用恰当的相连方法(摩擦型或承压型)来,切实做到经济科学,要多推广承压型连接。企业对于该方面的研究要予以高度的重视,螺栓虽然是建筑工程中十分细微的存在,但是正是由于无数的螺栓支撑其了整个建筑,细微之处方显实力,政府部门也徐亚加强该方面的监管,协同企业促进该产业的发展。

参考文献:

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[2]张弼伟,许家文.钢结构高强螺栓松动原因分析及预防措施[J].工程建设,2016,48(03):64-67.

[3]张文元,扈玥昕.钢结构中高强螺栓连接的数值模拟方法[J].哈尔滨工业大学学报,2014,46(12):8-14

论文作者:蔡成,朱奎

论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期

论文发表时间:2018/5/22

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